К I мировой войне привели противоречия между великими державами из-за дележа мира и двустороннего соперничества. Отношения между Германией и Францией омрачались стремлением Франции вернуть Эльзас и Лотарингию. Австро-Венгрия и Россия соперничали на Балканах. Российско-германские отношения обострились из-за экономического и военного присутствия Германии в Турции, а Россия не оставляла своего стремления установить контроль над проливами Босфор и Дарданеллы. Сложились противоборствующие блоки - Тройственный союз и Антанта. Хрупкое равновесие было нарушено убийством в Сараево австрийского эрцгерцога Франца Фердинанда сербским националистом Принципом. В результате Австро-Венгрия объявила войну Сербии. На другой день Николай II утвердил указ о всеобщей мобилизации. Через три дня, 1 августа (по новому стилю) 1914 г. Германия объявила войну России, 3 августа - Франции, 4 августа Англия объявила войну Германии. Так началась первая мировая война, задавшая тон всему XX веку. Итогом её стала гибель четырех монархий.
В России война вызвала сплочение общества на основе идеалов имперского сознания и государственного традиционализма. Взрыв патриотизма показали 2 августа сотни тысяч демонстрантов, собравшихся у Зимнего дворца. Они, стоя на коленях, получали благословение царской четы. Прекратились забастовки рабочих, и мобилизация миллионов мужчин проводилась при полном порядке. Войну поддержали Госдума, кадеты, земские и городские органы самоуправления. Поднялись националистические настроения, и Петербург переименован в Петроград. Либеральная интеллигенция также предложила свою помощь властям, сформировав Всероссийский земский союз помощи больным и раненым воинам под руководством князя Г.Львова и Всероссийский союз городов, оказывающий гуманитарную помощь семьям солдат и жертвам войны. Символом патриотического движения стало провозглашение сухого закона. Тем самым государство отказывалось от поступления огромных доходов от продажи водки, а подданные ради, победы пожертвовали многовековой традицией и одним из немногих удовольствий.
В войне за царя и отечество в течение трех лет сражались 15,5 млн. солдат и офицеров. Хотя воины проявляли мужество и героизм, но армии трудно было добиваться побед, так как страна оказалась не готовой к длительной войне, оружие было несовершенным, мало было артиллерии и боеприпасов.
В начале войны действия российской армии подавали некоторые надежды, развернув наступление против Германии. В Восточной Пруссии немцы были застигнуты врасплох и, испытывая затруднения, вынуждены были снять войска с Западного фронта. Это помогло французам выиграть битву на Марне. На Восточном фронте благодаря прибывшим подкреплениям и удачному маневру 27 августа Германия одержала крупную победу при Танненберге, в Мазурии. Российская армия оставила там около 100 тыс. пленных и отступила. Российские войска успешнее действовали против австрийцев. В сентябре-октябре они заняли половину Галиции. В начале 1915 г. им еще удавалось сдерживать атаки и немецких войск в Восточной Пруссии, Тем временем в войну на стороне Германии и Австро-Венгрии вступила Турция, что привело к серьезным последствиям для России: закрытие Дарданелл почти полностью отрезало Россию от мирового рынка, поставило в условия экономической блокады.
Чем дальше, тем сильнее сказывалась недостаточная подготовленность России к войне. Она надеялась на быстротечную войну, и военные запасы были рассчитаны на трехмесячную кампанию. Уже в конце 1914 г. многие части испытывали недостаток патронов и снарядов. Из-за блокады и незавершенности перестройки экономики Генштаб избегал ввязываться в крупные операции. В мае 1915 г. противник начал широкое наступление, прорвал фронт на всем протяжении и добился полной победы. В результате поражения, постигшего российскую армию весной и летом 1915 г., половина её была уничтожена: около 1,4 млн. человек было убито или ранено, 978 тыс. попало в плен. Литва, Галиция и Польша перешли под контроль Германии и Австро-Венгрии. Они поощряли там национальные движения вплоть до восстановления (5 ноября 1916 г.) государственности Польши.
В 1916 г. огромными усилиями удалось армию восстановить. Нужды десятимиллионной армии требовали полной перестройки экономики, охватившей 80% заводов страны. Несмотря на это, объем военной продукции оставался недостаточным, сказались приток менее квалифицированных рабочих, падение производительности труда, нехватка сырья, недостаток оборудования и станков, зависимость империи от европейских поставщиков.
В свою очередь перевод экономики на производство военной продукции разрушительно сказался на внутреннем рынке: не удовлетворялись нужды гражданского населения, образовался дефицит промтоваров. По этой же причине крестьяне сократили поставки в города, выросли цены на сельхозпродукты и на промтовары. Страна вошла в полосу инфляции и дефицита. С июля 1914 по январь 1917 гг. цены на основные товары поднялись в 4-5 раз, а зарплата не поспевала за их ростом. Условия жизни трудящихся катастрофически ухудшались. Число бастующих выросло с 560 тыс. в 1915 г. до 1 млн. 100 тыс. в 1916 г. В этой ситуации правительство оказалось неспособным принять действенные меры по борьбе с инфляцией, обнищанием населения, у него не было последовательной экономической политики.
В условиях военного и экономического кризиса 1915-1916 гг. создавались различные комитеты и общества для оказания помощи фронту и тылу. Комитет Красного Креста помогал санитарной службе, земский и городской союзы пытались централизовать военные поставки, особенно со стороны малых предприятий. В мае 1915 г. по инициативе А.Гучкова деловые и промышленные круги создали Центральный военно-промышленный комитет, напоминающий параллельное министерство. На него возлагалась задача организации производства для нужд фронта и распределения заказов между крупными предприятиями. Благодаря усилиям комитета в 1916 г. снабжение армии несколько улучшалось. В июне 1916 г. войска даже предприняли успешное наступление в Галиции. Однако их продвижение не было использовано для перелома хода войны.